專利名稱：凹面光柵制作光路中測(cè)量波源點(diǎn)與毛坯中心點(diǎn)距離的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光譜技術(shù)領(lǐng)域中涉及的凹面全息光柵制作光路中測(cè)量波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)距離的方法。
二.
背景技術(shù)：
凹面全息光柵是用于可見、紫外區(qū)的多波段分光器件，使用它可以縮小光譜儀器的尺寸，減少組成的零部件數(shù)量，消除光學(xué)系統(tǒng)的像散，提高光學(xué)儀器的成像質(zhì)量、分辨本領(lǐng)和測(cè)試精度。
在凹面全息光柵的制作過程中，一個(gè)非常關(guān)鍵的工藝流程就是將涂有光致抗蝕劑的凹面光柵毛坯放在由兩束球面波相干后確定的干涉場(chǎng)中，由光致抗蝕劑記錄干涉場(chǎng)中的干涉條紋。將Fermat原理應(yīng)用到Seya-Namioka成像系統(tǒng)中去，使用光程展開法修正光學(xué)系統(tǒng)的像差，通過計(jì)算可以得出兩束記錄球面波波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心的距離以及這兩束球面波主光線與凹面全息光柵毛坯法線的夾角，理論分析和計(jì)算結(jié)果表明，通過改變球面波波源點(diǎn)的位置可以改變像差的大小，進(jìn)而達(dá)到消除光學(xué)系統(tǒng)中的像散和彗差的目的?？梢姡_地確定這兩束球面波的波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心的距離對(duì)于制作凹面全息光柵有著非常重要的意義。
傳統(tǒng)測(cè)量長(zhǎng)度的方法主要有利用光柵莫爾條紋現(xiàn)象的光柵尺；利用電磁原理工作的磁柵式傳感器、感應(yīng)同步器；利用激光干涉原理的激光測(cè)距儀等。這幾種方法可以用于很多場(chǎng)合的長(zhǎng)度或距離測(cè)量，但是在凹面全息光柵制作光路中用于測(cè)量球面波波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)的距離卻不是很實(shí)用。光柵尺和利用電磁原理工作的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器多用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的位移；利用激光測(cè)距儀時(shí)，其中一點(diǎn)必須位于儀器的出光位置，這是很難達(dá)到?？梢妭鹘y(tǒng)測(cè)量長(zhǎng)度或距離的方法都不適用于測(cè)量凹面全息光柵制作光路中波源點(diǎn)與毛坯中心點(diǎn)的距離。
三.

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提出了一種新穎的、低成本的、易于實(shí)現(xiàn)的用于凹面全息光柵制作光路中測(cè)量波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)距離的方法。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種凹面全息光柵制作光路中測(cè)量波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)距離的方法。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為第一步，建立一套凹面全息光柵曝光裝置。如圖1所示，包括Kr+激光器1、平面反射鏡2、半反半透鏡3、平面反射鏡4和5、針孔濾波器6和7、干涉場(chǎng)8和光柵毛坯9。在Kr+激光器1的激光束傳播方向的光軸上置有平面反射鏡2，平面反射鏡2與光軸成45°角；在平面反射鏡2的反射光的光路上置有半反半透鏡3，它的半反半透面與光軸成45°角；分別在半反半透鏡3的反射面和透射面出射光的光軸上置有平面反射鏡4和平面反射鏡5；分別在平面反射鏡4和平面反射鏡5的反射光線的光軸上置有針孔濾波器6和針孔濾波器7；針孔濾波器6和針孔濾波器7發(fā)射光線的交匯區(qū)域形成了干涉場(chǎng)8；在干涉場(chǎng)8內(nèi)置有光柵毛坯9，光柵毛坯9的中心點(diǎn)位于干涉場(chǎng)8的中心位置。本發(fā)明要測(cè)量的是經(jīng)過針孔濾波器6和7發(fā)出的球面波波源點(diǎn)與光柵毛坯9的中心點(diǎn)之間的距離，也就是針孔位置與毛坯中心點(diǎn)之間的距離。第二步，制備一套測(cè)量凹面全息光柵制作光路中波源點(diǎn)與毛坯中心點(diǎn)之間距離的裝置。如圖2所示，包括帶有刻度的滑軌10、帶有刻度的游標(biāo)11、轉(zhuǎn)接桿12、夾具13、千分表右探頭14、千分表左探頭15和千分表16。帶有刻度的游標(biāo)11安裝在帶有刻度的滑軌10上，兩者之間滑動(dòng)接觸，兩者的結(jié)合相當(dāng)于游標(biāo)卡尺，固定在轉(zhuǎn)接桿12的下端，并與轉(zhuǎn)接桿12垂直，夾具13在轉(zhuǎn)接桿12的上端，固定在轉(zhuǎn)接桿12的腔內(nèi)，千分表16和它的左、右探頭是一體件，千分表右探頭14水平地穿過夾具13，伸向夾具13的右方，千分表16的左探頭15和右探頭14在同一水平軸線上。第三步，利用第一步建立的凹面全息光柵曝光裝置的光路，如圖3所示，光路中沒有擺放針孔濾波器6和7，而平面反射鏡4、5和光柵毛坯9的位置已經(jīng)確定，激光束正好打在光柵毛坯9的中心位置O，用虛線畫出的針孔濾波器6和7表示需要放入光路中的位置，它們的具體位置要根據(jù)具體數(shù)值和測(cè)距裝置來確定。第四步，調(diào)整第二步中建立的測(cè)距裝置在干涉場(chǎng)中的位置，使千分表的兩個(gè)探頭14和15與激光的主光軸重合。第五步，根據(jù)球面波波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)的具體數(shù)值，結(jié)合游標(biāo)卡尺、千分表和高度尺的刻度值，確定針孔濾波器6和7的位置。針孔濾波器6和7的針孔位置到凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)的距離就是所測(cè)的波源點(diǎn)到凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)的距離。
本發(fā)明工作原理說明采用游標(biāo)卡尺、千分表和高度尺相結(jié)合的方法，將凹面全息光柵制作光路中不容易測(cè)量到的波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)之間的距離精確地測(cè)量出來。步驟一，建立一套凹面全息光柵曝光裝置。步驟二，將制備的測(cè)量波源點(diǎn)到凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)距離的裝置置于曝光裝置的光路中，并且調(diào)整測(cè)距裝置的位置，保持千分表探頭與激光的主光軸重合。調(diào)整測(cè)距裝置的位置，使激光束主光軸直射到千分表左探頭15的中心，在滑軌上移動(dòng)游標(biāo)11，保持千分表右探頭14和15與激光的主光軸重合，將游標(biāo)11移動(dòng)到千分表右探頭14剛剛接觸到光柵毛坯9的中心點(diǎn)。步驟三，確定針孔濾波器6和7的位置。這里只講述如何確定針孔濾波器6的位置，針孔濾波器7類同。①理論上計(jì)算出針孔濾波器6的針孔位置與光柵毛坯9的中心位置之間距離，用L表示；②用游標(biāo)卡尺測(cè)量千分表兩探頭14與15之間的距離，記為L(zhǎng)1；③在千分表右探頭14剛剛接觸到光柵毛坯9的中心位置時(shí)記下滑軌10的刻度，向激光束方向移動(dòng)游標(biāo)，使其運(yùn)行適當(dāng)?shù)木嚯xL2，此時(shí)千分表左探頭15與光柵毛坯9的中心點(diǎn)的距離為L(zhǎng)1+L2，并且使L1+L2稍稍大于L；④將針孔濾波器6放置在光路中，并且距離千分表左探頭15的位置很近，調(diào)節(jié)用于擺放針孔濾波器6的光具座上的前后調(diào)節(jié)螺絲，使針孔濾波器6向千分表左探頭15方向移動(dòng)直至接觸，同時(shí)讀取千分表16的刻度變化，將變化的數(shù)值記為L(zhǎng)3，當(dāng)L3＝L1+L2-L時(shí)停止調(diào)節(jié)，此時(shí)的位置就是理論計(jì)算出的針孔濾波器6的位置了。步驟四，記錄測(cè)量出的具體數(shù)值，計(jì)算出激光光路中兩點(diǎn)的距離。此時(shí)球面波波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)的距離就是L＝L1+L2-L3。
本發(fā)明的積極效果本發(fā)明的方法是新型的、低成本的、易于實(shí)現(xiàn)的，可以準(zhǔn)確快速地確定凹面全息光柵制作光路中球面波波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)的距離，在準(zhǔn)確的位置放置球面波波源。這樣就能制作出高質(zhì)量的凹面全息光柵，該種光柵在光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠減少系統(tǒng)的零部件，消除光學(xué)系統(tǒng)的象散和彗差。
四

圖1是本發(fā)明方法第一步建立的凹面全息光柵曝光裝置光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明方法第二步制備的測(cè)量光路波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)距離的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明方法第三步利用第一步建立的凹面全息光柵曝光裝置的光路未放入針孔濾波器時(shí)的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實(shí)施例方式
本發(fā)明按所建立的第一、第二、第三、第四、第五步方法實(shí)施。其中，第一步、建立的凹面全息光柵曝光裝置中，光源1采用Kr+激光器，波長(zhǎng)為413.1nm；平面反射鏡2、4和5為玻璃基底鍍鋁反射鏡；半反半透鏡3為雙膠合玻璃棱鏡；針孔濾波器6和7由顯微物鏡和針孔組成；光柵毛坯9采用K9光學(xué)玻璃，K9光學(xué)玻璃上涂敷的光致抗蝕劑為日本產(chǎn)的Shipley 1805型光致抗蝕劑；第二步、制備的測(cè)量光路波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)距離的裝置中，滑軌10與游標(biāo)11由高度尺組成；轉(zhuǎn)接桿12與夾具13是機(jī)械加工的；千分表16是由哈爾濱量具刃具廠生產(chǎn)的，其精度為微米級(jí)；千分表右探頭14和千分表左探頭15是千分表16上自帶的。
權(quán)利要求
1.凹面光柵制作光路中測(cè)量波源點(diǎn)與毛坯中心點(diǎn)距離的方法，其特征在于第一步，建立一套凹面全息光柵曝光裝置；包括Kr+激光器(1)、平面反射鏡(2)、半反半透鏡(3)、平面反射鏡(4)和(5)、針孔濾波器(6)和(7)、干涉場(chǎng)(8)和光柵毛坯(9)；在Kr+激光器(1)的激光束傳播方向的光軸上置有平面反射鏡(2)，平面反射鏡(2)與光軸成45°角；在平面反射鏡(2)的反射光的光路上置有半反半透鏡(3)，它的半反半透面與光軸成45°角；分別在半反半透鏡(3)的反射面和透射面出射光的光軸上置有平面反射鏡(4)和平面反射鏡(5)；分別在平面反射鏡(4)和平面反射鏡(5)的反射光線的光軸上置有針孔濾波器(6)和針孔濾波器(7)；針孔濾波器(6)和針孔濾波器(7)發(fā)射光線的交匯區(qū)域形成了干涉場(chǎng)(8)；在干涉場(chǎng)(8)內(nèi)置有光柵毛坯(9)，光柵毛坯(9)的中心點(diǎn)位于干涉場(chǎng)(8)的中心位置；本發(fā)明要測(cè)量的是經(jīng)過針孔濾波器(6)和(7)發(fā)出的球面波波源點(diǎn)與光柵毛坯(9)的中心點(diǎn)之間的距離，也就是針孔位置與毛坯中心點(diǎn)之間的距離；第二步，制備一套測(cè)量凹面全息光柵制作光路中波源點(diǎn)與毛坯中心點(diǎn)之間距離的裝置；包括帶有刻度的滑軌(10)、帶有刻度的游標(biāo)(11)、轉(zhuǎn)接桿(12)、夾具(13)、千分表右探頭(14)、千分表左探頭(15)和千分表(16)；帶有刻度的游標(biāo)(11)安裝在帶有刻度的滑軌(10)上，兩者之間滑動(dòng)接觸，兩者的結(jié)合相當(dāng)于游標(biāo)卡尺，固定在轉(zhuǎn)接桿(12)的下端，并與轉(zhuǎn)接桿(12)垂直，夾具(13)在轉(zhuǎn)接桿(12)的上端，固定在轉(zhuǎn)接桿(12)的腔內(nèi)，千分表(16)和它的左、右探頭是一體件，千分表右探頭(14)水平地穿過夾具(13)，伸向夾具(13)的右方，千分表(16)的左探頭(15)和右探頭(14)在同一水平軸線上；第三步，利用第一步建立的凹面全息光柵曝光裝置的光路，光路中沒有擺放針孔濾波器(6)和(7)，而平面反射鏡(4)、(5)和光柵毛坯(9)的位置已經(jīng)確定，激光束正好打在光柵毛坯(9)的中心位置O，用虛線畫出的針孔濾波器(6)和(7)表示需要放入光路中的位置，它們的具體位置要根據(jù)具體數(shù)值和測(cè)距裝置來確定；第四步，調(diào)整第二步中建立的測(cè)距裝置在干涉場(chǎng)中的位置，使千分表的兩個(gè)探頭(14)和(15)與激光的主光軸重合；第五步，根據(jù)球面波波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)的具體數(shù)值，結(jié)合游標(biāo)卡尺、千分表和高度尺的刻度值，確定針孔濾波器(6)和(7)的位置；針孔濾波器(6)和(7)的針孔位置到凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)的距離就是所測(cè)的波源點(diǎn)到凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)的距離。
全文摘要
凹面光柵制作光路中測(cè)量波源點(diǎn)與毛坯中心點(diǎn)距離的方法，屬于光譜技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種測(cè)量波源點(diǎn)與光柵毛坯中心點(diǎn)距離的方法。要解決的技術(shù)問題是提供一種凹面全息光柵制作光路中測(cè)量波源點(diǎn)與凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)距離的方法。技術(shù)方案為第一步，建立一套凹面全息光柵曝光裝置。第二步，制備一套測(cè)量凹面全息光柵制作光路中波源點(diǎn)與毛坯中心點(diǎn)之間距離的裝置。第三步，利用第一步建立的凹面全息光柵曝光裝置的光路。第四步，調(diào)整第二步中建立的測(cè)距裝置在干涉場(chǎng)中的位置。第五步，確定針孔濾波器的位置。針孔濾波器的針孔位置到凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)的距離就是所測(cè)的波源點(diǎn)到凹面全息光柵毛坯中心點(diǎn)的距離。
文檔編號(hào)G01B11/14GK101082480SQ20061001690
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2006年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月2日
發(fā)明者李文昊, 齊向東, 巴音賀希格, 李英海 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所